Раздаточная коробка ZF VG-1600 с межосевым дифференциалом

Раздаточная коробка Z VG -1600 с межосевым дифференциалом показана на Рис. 393.

Рис. 393 Общий вид раздаточной коробки VG-1600: 1 - вилка включения блокировки дифференциала, 2 - межосевой дифференциал, 3 - сферический подшипник, 4 - цилиндрический роликовый подшипник, 5 - корпус масляного насоса , 6 - цилиндрический подшипник, 7 - стакан

Отдельные детали раздаточной коробки представлены на Рис. 394.

Рис. 394 Детали раздаточной коробки VG-1600/300

Межосевой дифференциал 2 планетарного типа - несимметричный. По схеме передачи силового потока представляет собой один планетарный ряд с подводом мощности к водилу и распределением ее по направлениям: от коронной шестерни 73% мощности передается на задний мост и 27% мощности - на передний.

Планетарный ряд с прямозубыми шестернями имеет пять сателлитов, установленных на осях с элементами их фиксации от осевых перемещений. Каждый сателлит вращается на двух сепараторных роликовых игольчатых подшипниках. Между торцевыми поверхностями водила и каждого сателлита с двух сторон установлены шайбы.

Сателлиты и оси имеют одинаковую цифровую маркировку, т.к. выполняется их совместная обработка. Ведомая косозубая шестерня со стороны вала привода заднего моста установлена непосредственно на конический роликовый подшипник, внутренним кольцом запрессованный на стакан задней крышки. Со стороны привода переднего моста двенадцатью болтами крепится жесткое водило и фланец с зубчатой полумуфтой. На цилиндрическую поверхность фланца установлено внутреннее кольцо переднего конического подшипника. С другой стороны, водило опирается на цилиндрический подшипник, расположенный в расточке выходного вала заднего моста.

Выходной вал со стороны задней крышки установлен на двух подшипниках, один из которых шариковый, а другой подшипник цилиндрический роликовый - 4.

Особенностью конструкции является то, что шариковый подшипник по наружному кольцу установлен свободно с гарантированным зазором. От проворачивания наружного кольца под нагрузкой предусмотрены два прямоугольных паза, противоположно расположенных в торцевой плоскости наружного кольца подшипника, обращенных к переднему мосту, в один из которых заходит цилиндрический штифт, запрессованный в радиальное отверстие стакана задней крышки. На Рис. 394 фланец с отверстием, сам штифт и паз шарикового подшипника хорошо видны как отдельные детали. Наружное кольцо цилиндрического роликового подшипника установлено по переходной подшипниковой посадке. Для исключения возможного перемещения наружного кольца шарикового подшипника в этой паре подшипников при сборке, подбором регулировочных колец под задней крышкой, обеспечивают натяг наружных колец обеих подшипников 0-0,05 мм.

Изготовитель раздаточных коробок применяет два конструкторских решения при установке выходного вала привода заднего моста. Одно описано выше, а другим является установка вала на двухрядный роликовый самоустанавливающийся сферический подшипник - 3. При этом стакан задней крышки в конструкции отсутствует.

На Рис. 393 оба варианта установки совмещены. В верхней части разреза (выше оси выходного вала) показан первый вариант с шариковым и цилиндрическим роликовым подшипником и стаканом - 7 крышки выходного вала, а в нижней - изображен сферический и роликовый подшипник (II вариант). При этом стакан отсутствует.

Затяжка двенадцати болтов М11 х 1,25 соединения корпуса водила с фланцем к ведомой косозубой шестерни выходного вала ведется в определенной последовательности (Рис. 395) по правилу: момент плюс угол 90°.

1. Первый этап: затяжка динамометрическим ключом всех болтов моментом порядка 30 Н*м (50% затяжка).
2. Второй этап: затяжка, в той же последовательности, с доворотом на 90° без динамометрического ключа.

Начинать первый этап можно с любого болта.

Рис. 395 Схема затяжки болтов дифференциала

При затяжке болтов только динамометрическим ключом мы имеем дело с большими погрешностями, связанными с наличием трения и потерь момента в резьбовом соединении, могущим достигать 30% показаний динамометрического ключа.

Правило затяжки - момент плюс угол 90° - по опыту зарубежных фирм, например, фирмы «Для Cummins» обеспечивает более точное соединение сопрягаемых деталей.
Характерная зависимость изменения относительной деформации болта - 8, от нагрузки, растягивающей болт приведена на Рис, 396.

Рис. 396 Диаграмма нагружения болта при затяжке: 1-линия нагружения, 2 - линия разгрузки, 3- точка на диаграмме, соответствующая пределу упругости, 4- точка нагружения болта при затяжке соединения, εост - остаточная деформация при разгрузке болта, Рзаг - усилие затяжки соединения

В связи с тем, что болт получает при первой затяжке остаточную деформацию е ост  его многократное использование ограничено (как правило двукратное с контролем на специальном шаблоне).

Коронная шестерня со стороны выходного вала привода заднего моста имеет срезанные по высоте зубья на длине приблизительно 15 мм. Выходной вал по своему наружному диаметру имеет такие же укороченные зубья. Соединение ограничивает смещение коронной шестерни относительно выходного вала, создает «плавание» ее при работе. Всё соединение фиксируется замочным кольцом, входящим в проточку коронной шестерни.

Следует заметить, что шестерня привода ведомых (выходных) валов в дифференциальных коробках также охватывается маслоудерживающим экраном в нижней части со стороны масляной ванны, как и в бездифференциальной конструкции. Наружное кольцо цилиндрического роликового подшипника вала привода переднего моста также установлено в выходной вал привода заднего моста через промежуточный штампованный стакан (толщиной приблизительно 1,5 мм) с круговым буртом, который в трех точках по окружности отогнут в проточку выходного вала привода заднего моста. Это исключает осевое перемещение наружного кольца.

Коронная шестерня имеет Z_k = 62зуба, а солнечная Z_c=23. Таким образом, параметр планетарного ряда - К

W_c - угловая скорость солнечной шестерни; WK - угловая скорость коронной шестерни; Известно кинематическое уравнение планетарного ряда:

где W_b - угловая скорость водила.

Передаточные числа от водила к солнечной и коронной шестерням определяется как отношение соответствующих угловых скоростей ведущих и ведомых звеньев механизма.

Разделив уравнение (1) на угловую скорость солнечной шестерни Wс получим передаточное число планетарного ряда привода переднего моста -W_b/W_c , при буксовании переднего моста.

Разделив обе части уравнения (1) на W_k, определим передаточное число планетарного ряда привода заднего моста при условии буксования заднего моста.

 
Это означает, что примерно 3/4 крутящего момента, при данной конструкции дифференциала, подводится к заднему мосту и лишь 1/4 момента - к переднему, т.е. разделение силового потока идет в соотношении  примерно 1:3 (27% и 73%).

Механизм переключения передач

Механизм переключения передач предназначен для перехода с высшей передачи на низшую и обратно в зависимости от условий движения транспортного средства. Как уже отмечалось, идут две комплектации раздаточных коробок:

1. Без нейтрального положения.
2. С нейтральным положением вилки переключения передач.

По конструктивному исполнению механизмы переключения бывают двух типов: с пружиной штока и без пружины. И те, и другие могут производиться и поставляться потребителю как без нейтрали (двухпозиционные), так и с нейтралью (трехпозиционные). В эксплуатации возможна переналадка и переход на любое переключение.

На Рис. 397 показана принципиальная схема переключения передач без нейтрали, а на Рис. 398. - с нейтралью.

Рис. 397. Принципиальная схема переключения передач с пружиной включения высшей передачи: 1 - пружина, 2 - вилка включения, 3 - шток механизма, 4 - два поршня. 5 - ограничительный регулировочный винт, 6 - датчик включения передачи с подпятником; G переключение раздаточной коробки на низшую передачу, S - переключение раздаточной коробки на высшую передачу

Шток механизма 3 установлен в корпусных деталях раздаточной коробки, на котором двумя болтами зафиксирована вилка включения 2, пружина 1 и два поршня. Поршни расположены в задней части коробки, в корпусе механизма переключения. В корпусе выполнены два цилиндра, к которым подведены два штуцера соответственно подачи воздуха G при включении низшей и S при включении высшей передачи. Разница в диаметрах поршней и усилие пружины обеспечивают перемещение штока вправо при подаче давления через штуцер S. Предварительно сжатая пружина, опирающаяся на крышку корпуса раздаточной коробки всегда стремиться перемещать шток в правое положение, соответствующее включению высшей передачи. При этом, перемещение штока ограничивается регулировочным болтом 5, ввернутым в крышку корпуса механизма переключения и зафиксированным контргайкой.

В крышке картера раздаточной коробки размещается датчик включения передачи с подпятником 6 для ограничения движения штока влево.

При варианте без пружины (Рис. 398) в корпусе размещается ограничительный, регулировочный болт, включатель передачи и фиксатор включенной передачи, или нейтрали.

Рис. 398 Принципиальная схема переключения передач с нейтралью: G - переключение на низшую передачу, S - переключение на высшую передачу, N - установка раздаточной коробки в нейтральное положение; 1,2 -поршни соответственно среднего и малого диаметра, 3 -поршень наибольшего диаметра

Фиксация муфты вилки включения в нейтральном положении осуществляется тремя подпружиненными шариками диаметром 10 мм, расположенными в углублениях входного вала.

При трехпозиционном переключения передач (вариант без пружины) в корпусе механизма выполняют два цилиндра и устанавливают три поршня разных диаметров:

• два поршня с уплотнениями на штоке (поршни малого 2 и среднего 1 диаметра)
• один поршень с уплотнением наибольшего диаметра 3 устанавливают в наибольший цилиндр в корпусе.

Внутренняя расточка этого поршня является цилиндром для самого малого поршня, а третий поршень среднего диаметра монтируют в малый цилиндр корпуса и уплотняют резиновым кольцом.

Поршни малого и среднего диаметра, таким образом, неподвижны, установлены на шток и зафиксированы стопорным кольцом.

Важно заметить, что для надежной работы узла переключения, трущиеся поверхности поршней смазывают только специальной смазкой - Моликот М55. Применение других смазок недопустимо. Эта смазка работоспособна в широком диапазоне температур до +180° С и является влагоотталкивающей, надежно сохраняется на поверхностях трения. Заменителями могут быть соответствующие смазки фирмы Vestingaus.

В корпусе механизма переключения расположены три подводных штуцера: включения нейтрали N, высшей S и низшей G передач .

При подаче воздуха к нейтральному штуцеру давление воздействует на средний и большой поршни, стремясь переместить их в противоположные направления с одинаковыми усилиями. На Рис. 398 показано именно это нейтральное положение штока; фиксатор находится в среднем положении. При подаче воздуха пневмокраном, расположенным в кабине водителя в левый (Рис. 398) штуцер £ сбрасывается давление в нейтральной магистрали и магистрали включения низшей передачи (правый штуцер - на Рис. 398). Шток, вместе с поршнями (средним и малым) перемещается вправо до упора в регулировочный болт и включается высшая передача. При включении низшей передачи из положения нейтраль происходит сброс давления в нейтральной полости и с магистрали включения высшей передачи, одновременно происходит подача воздуха в штуцер G и в рабочую полость большого поршня (правый штуцер на Рис. 398). Малый поршень перемещаясь влево вместе с большим поршнем воздействует на шток механизма, вызывая его движение в направлении включения низшей передачи до упора в регулировочный болт со стороны включателя. Шток фиксируется в этом положении, при этом скос на штоке через толкатель замыкает цепь сигнализации включения низшей передачи на панели приборов в кабине водителя. При этой схеме и двухпозиционном включении, отсутствует поршень максимального диаметра и вместо штуцера нейтрали ставят заглушку (вид справа на Рис. 398).

Механизм включения переднего моста

В бездифференциальных конструкциях раздаточных коробок этот механизм располагается в передней крышке привода переднего моста (Рис. 399).

В специальном стакане - цилиндре 3 расположен шток 1 с поршнем 4, пружиной 2 и элементами уплотнений. Шток приварен к вилке переключения, которая своими выступами входит в проточку полу муфты включения 6. Слева на штоке расположена регулировочная гайка с контргайкой и включатель 5 переднего моста. Стакан - цилиндр фиксируется в корпусе малой (промежуточной) и большой крышками. Предварительно сжатая пружина, перемещая шток влево всегда находится в положении выключения переднего моста. При подаче воздуха через штуцер происходит включение переднего моста, срабатывание включателя и сигнализатора - лампочки в кабине водителя. Удержание муфты во включенном состоянии осуществляется наличием постоянного давления в рабочем цилиндре механизма и только его сброс приводит к выключению переднего моста.

Рис. 399.Механизм включения переднего моста:  1 - шток, 2 - пружина, 3 - цилиндр, 4 - поршень, 5 - включатель переднего моста, 6 - полумуфта включения

Механизм блокировки дифференциала

В одном из вариантов конструкции (Рис. 400) применен неподвижный шток 4, опирающийся в промежуточный фланец крышки привода переднего моста 6 справа и зафиксированный специальной регулировочной гайкой 1 с контргайкой 1 слева.

Рис. 400 Механизм блокировки дифференциала: 1 - регулировочная гайка, 2 - подвижный поршень, 3 -вилка, 4-  неподвижный шток, 5 - пружина, 6 - фланец крышки привода переднего моста, 7 - полумуфта, 8 - датчик включателя блокировки, 9 - контрогайка

На шток установлен подвижный поршень - 2 с уплотнениями. На цилиндрическую поверхность ступицы поршня монтируется вилка - 3, в нейтральном положении (выключенном) прижимаемой к торцовой поверхности поршня сжатой пружиной - 5 механизма.

Заметим, что в дифференциальных раздаточных коробках полумуфта - 7, расположенная на водиле (справа на Рис. 400) выполняется отдельно, установлена на шлицах на водиле и зафиксирована стопорным кольцом.

В корпусе крышки привода переднего моста выполнено резьбовое отверстие для установки датчика включателя блокировки - 8, а на вилке - специальная корпусная лыска, в которую упирается дистанционный штифт датчика.

Подача воздуха под давлением перемещает поршень с вилкой, блокируя дифференциал, сжимая цилиндрическую пружину. При этом сжатие пружины происходит до упора торцевой поверхности ступицы Поршня в бурт, расположенный на штоке механизма.

Регулировочное устройство позволяет правильно отрегулировать кинематику узла.